CN101169536A - 半透射式多域液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半透射式多域液晶显示器(transflectivemulti－domain liquid crystal display device)，包含多个图案组件，各个图案组件具有一反射区及一透射区，且位于反射区的液晶分子配向角度与位于透射区的液晶分子配向角度具有一实质为45度的角度差。
Description
技术领域
本发明涉及关于一种半透射式多域液晶显示器(transflectivemulti-domain liquid crystal display device)，尤其涉及有关一种分别针对反射区及透射区进行光学匹配的半透射式多域液晶显示器。
背景技术
图1为显示一现有具有圆偏光系统的液晶显示器示意图。如图1所示，该液晶显示器100包含一彼此相向的滤光片基板102及一主动组件基板104，且两基板间夹设一液晶层106。液晶层106采用负介电异向性(negativedielectric anisotropy)液晶材料，使未施加电压时液晶分子呈垂直配向(vertically-aligned)。于主动组件基板104的透明基板108上形成有像素电极112、配向层114，且滤光片基板102的透明基板116上形成有彩色滤光片118、遮光黑矩阵层122、共享电极124及配向层126。
一下线性偏光板128设置于透明基板108相对液晶层106的外侧，且一上线性偏光板132设置于透明基板116相对液晶层106的外侧。两线性偏光板128、132的吸收轴(absorption axis)相互垂直。透明基板108与偏光板128间设置有一1/4波长板(quarter wavelength plate)134，且透明基板116与偏光板132间设置有另一1/4波长板136以构成一圆偏光系统。
当未施加电压于共享电极124与像素电极112时，大部分液晶分子以垂直于透明基板108、116的方向排列。此时，当入射光穿透下线性偏光板128与1/4波长板134后转换为左旋圆偏光，因垂直于基板的液晶分子不会改变光线偏态，故左旋圆偏光遭遇上线性偏光板132与1/4波长板136所构成的右旋圆偏光片时，光线将无法通过使液晶显示器呈暗态。反之，当施加电压于共享电极124与像素电极112后，大部分液晶分子以接近平行于基板方向排列。因此，入射光穿透下线性偏光板128与1/4波长板134转换为左旋圆偏光后，该左旋圆偏光继续通过液晶层106而转换为右旋圆偏光，如此即可通过上线性偏光板132与1/4波长板136所构成的右旋圆偏光片，故此时液晶显示器呈亮态。
假设该圆偏光沿Z方向前进，不管液晶分子的指向为何，圆偏光的电场方向均可分解为与液晶分子指向夹45度的X方向电场Ex及Y方向电场Ey，且两者对应到不同液晶分子指向时其位相差值大小均相同，而可获得使入射光的穿透率为最大值的效果。
另一方面，利用负型液晶进行多域配向设计，以构成一具广视角效果的多域液晶显示器技术已广为周知。举例而言，如图2所示，可利用于透明基板202上形成例如凸块(protrusion)204的结构物，以产生不同的液晶分子206倾斜方向。或者，如图3所示，也可利用透明电极208上形成的开缝(slit)210产生边缘电场，提供倾倒液晶分子206的力量。
该多域液晶显示器通常会搭配上述圆偏光系统以提高光利用效率，然而，于该多域液晶显示器同时形成反射区及透射区，并提供可同时搭配环境光及背光的应用时，无论是于反射区或于透射区上，现有设计皆以相同的光学匹配方式搭配圆偏光统，故无法获得最佳化的光学响应以进一步提高光利用效率。
发明内容
因此，本发明的目的在提供一种半透射式多域液晶显示器，其能与圆偏光系统匹配时获得最佳化的光学响应，而具有良好的光利用效率。
本发明提供了一种半透射式多域液晶显示器(transflectivemulti-domain liquid crystal display device)。
其中，包含多个图案组件(picture elements)，所述这些图案组件具有一反射区及一透射区，其中位于该反射区的液晶分子配向角度与位于该透射区的液晶分子配向角度具有一实质为45度的角度差。
所述这些图案组件包含用以形成多个液晶微域的一结构物，且该结构物于所述反射区及于透射区的走向不同。
该结构物为凸块结构。
该结构物为电极开缝。
本发明还提供了一种半透射式多域液晶显示器，其中包含：
彼此相向的一第一及一第二透明基板；
一液晶层，介设于该第一及该第二透明基板间；
一第一偏光板，设置于该第一透明基板相对该液晶层的外侧；
一第二偏光板，设置于该第二透明基板相对该液晶层的外侧；
一第一相位延迟片，设置于该第一透明基板与该第一偏光板间；
一第二相位延迟片，设置于该第二透明基板与该第二偏光板间；及
一结构物，用以分别调整该半透射式多域液晶显示器的反射区及透射区的液晶分子指向；
其中位于该反射区的液晶分子指向与所述这些相位延迟片的慢轴夹角实质为45度或135度，且位于该透射区的液晶分子指向与所述这些相位延迟片的慢轴夹角实质为0度或90度。
其中，
该第一及该第二相位延迟片的光轴彼此正交。
该第一或第二相位延迟片为1/4波长板(quarter wavelength plate)，且该第一或第二偏光板为线性偏光片。
所述这些1/4波长板的慢轴(slow axis)与所述这些线性偏光片的吸收轴(absorption axis)的夹角为45度或135度。
该结构物为凸块结构。
该结构物为电极开缝。
通过本发明的设计，依据相位延迟片及线性偏光片的光轴角度调整产生多域配向的结构物的走向后，可使分别位于反射区及穿透区的液晶分子具有相异的指向(长轴方向或称为光轴倒向)。当调整使反射区液晶分子指向与相位延迟片慢轴夹角实质为45度或135度、及透射区液晶分子指向与相位延迟片慢轴夹角实质为0度或90度，即可发挥最佳的光学响应而获得最大光穿透率或光反射率值，大幅提高该半透射式多域液晶显示器的光利用效率。
附图说明
图1为显示一现有具有圆偏光系统的液晶显示器示意图；
图2为一示意图，显示现有用以形成多域配向设计的结构物的一实施例；
图3为一示意图，显示现有用以形成多域配向设计的结构物的另一实施例；
图4A为示意图，显示本发明的半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时的一反射区光学匹配例；
图4B为仿真图4A的光学匹配的光学响应曲线图；
图5A为示意图，显示本发明的半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时的另一反射区光学匹配例；
图5B为仿真图5A的光学匹配的光学响应曲线图；
图6A为示意图，显示本发明的半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时的一透射区光学匹配例；
图6B为仿真图6A的光学匹配的光学响应曲线图；
图7A为示意图，显示本发明的半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时的另一透射区光学匹配例；
图7B为仿真图7A的光学匹配的光学响应曲线图；
图8为一示意图，显示同时包含透射区及反射区的一图案组件。
主要组件符号说明：
121/4波长板
12a上1/4波长板 12b下1/4波长板
14偏光板
14a上偏光板 14b下偏光板
20图案组件 22反射膜
24、26配向结构物
100液晶显示器 102滤光片基板
104主动组件基板 106液晶层
108、116透明基板 112像素电极
114、126配向层 118彩色滤光片
122遮光黑矩阵层 124共享电极
128、132线性偏光板 134、1361/4波长板
202透明基板 204凸块
206液晶分子 208透明电极
210开缝
Re反射区 Tr透射区
具体实施方式
于一半透射式多域液晶显示器中，反射区及透射区具有不同的光学特性，故本发明设计于搭配一圆偏光系统时，反射区及透射区进行各自的光学匹配以获得最佳化的光学响应。附图4A、5A、6A、及7A分别为半透射式多域液晶显示器搭配圆偏光系统的光学匹配示意图，图中的箭头分别标示出液晶分子指向(长轴方向或称为光轴倒向)、及相位延迟片与线性偏光片的光轴方向。图4B、5B、6B、及7B分别显示实际仿真这些光学匹配所输出的光学响应曲线图。本发明利用调整产生多域配向的结构物(例如图2的凸块或图3的电极开缝)的走向，使位于反射区及穿透区的液晶分子具有相异的指向(长轴方向或称为光轴倒向)，且该液晶分子指向角度依据相位延迟片及线性偏光片的光轴角度设计，以获得最大光穿透率及反射率值。
I.反射区
图4A及图5A分别显示当一半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时，其反射区具有的两种可能光学匹配，图4B及图5B为实际仿真这两种光学匹配所输出的光学响应曲线图。
如图4A所示，利用调整产生多域配向的结构物的走向，使图案组件反射区的液晶分子倾倒后的指向与1/4波长板(quarter wavelength plate)12的慢轴(slow axis)夹角实质为0度或90度。再者，1/4波长板12的慢轴与偏光板14的吸收轴(absorption axis)的夹角为45度。该光学匹配的实际仿真响应显示于图4B，图4B显示随施加电压变化的光反射率图，图4B的两道曲线为沿不同参考视角观察仿真所得的两反射率值，于本发明中比较各个光学匹配效果的参考值为两道曲线的平均值，该平均值即人眼实际上所感受到的光反射率值。图5B的输出光反射率值也以相同方式呈现。
图5A显示图案组件反射区的另一种光学匹配设计。如图5A所示，利用调整产生多域配向的结构物的走向，使图案组件反射区的液晶分子倾倒后的指向与1/4波长板12的慢轴夹角实质为45度或135度，该光学匹配的实际仿真响应显示于图5B。
比较图4B及图5B可知，当液晶分子长轴方向与1/4波长板12的慢轴夹角为45度或135度时，光反射率平均值较高且曲线变化较为平滑，可知反射区液晶分子指向与相位延迟片慢轴夹角为45度或135度时可发挥最佳的光学响应，这是因为光线穿过液晶层之后，若与相位延迟片的慢轴夹45度或135度角时，恰好可以产生相同的X方向分量与Y方向分量，若夹角为0度或90度时，则X方向分量与Y方向分量会产生差异而使曲线变化较大。
II.透射区
图6A及图7A分别显示当一半透射式多域液晶显示器搭配一圆偏光系统时，其透射区具有的两种可能光学匹配，图6B及图7B为实际仿真这两种光学匹配所输出的光学响应曲线图。
如图6A所示，利用调整产生多域配向的结构物的走向，使图案组件透射区的液晶分子倾倒后的指向与上1/4波长板12a及下1/4波长板12b的慢轴夹角均实质为0度或90度。再者，上1/4波长板12a的慢轴与上偏光板14a的吸收轴的夹角为45度，下1/4波长板12b的慢轴与下偏光板14b的吸收轴的夹角为135度，且上1/4波长板12a与下1/4波长板12b的慢轴彼此正交。该光学匹配的实际仿真响应显示于图6B，图6B显示随施加电压变化的光穿透率曲线图，图6B的两道曲线为沿不同参考视角观察仿真所得的两穿透率值，于本发明中比较各个光学匹配效果的参考值为该两道曲线的平均值，该平均值即人眼实际上所感受到的光穿透率值。图7B的输出光穿透率值也以相同方式呈现。
图7A显示图案组件透射区的另一种光学匹配设计。如图7A所示，利用调整产生多域配向的结构物的走向，使图案组件透射区的液晶分子的指向与上1/4波长板12a及下1/4波长板12b的慢轴夹角均实质为45度或135度。再者，上1/4波长板12a的慢轴与上偏光板14a的吸收轴的夹角为45度，下1/4波长板12b的慢轴与下偏光板14b的吸收轴的夹角为135度，且上1/4波长板12a与下1/4波长板12b的慢轴彼此正交。该光学匹配的实际仿真响应显示于图7B。
比较图6B及图7B可知，当液晶分子的长轴方向与1/4波长板12a、12b的慢轴夹角为0度或90度时光穿透率平均值较高，可知透射区液晶分子指向与相位延迟片慢轴夹0度或90度时可发挥最佳的光学响应，这是因为透射区的上方与下方均设置有1/4波长板，而其慢轴彼此正交故可视为两相位延迟片的改变光程差效果相互抵销，所以影响光穿透率的因素主要为液晶分子指向与偏光片吸收轴的夹角关系。因此，当液晶分子指向与相位延迟片慢轴夹0度/90度时，恰与偏光片吸收轴夹45度或135度角，故可达到最大的穿透率。
图8为一示意图，显示同时包含透射区Tr及反射区Re的一图案组件20。图案组件20的反射区Re分布有一反射膜22以获得反射环境光效果，且图案组件20的透射区Tr及反射区Re上分别形成产生多域配向的结构物24及26，该结构物例如为图2的凸块或图3的电极开缝，且具有例如呈条状延伸的分布方式以产生特定走向。再者，图8上的箭头用以标注出相对该配向结构物走向而形成的倾倒液晶分子的光轴倒向(长轴方向)。
本发明依据相位延迟片及线性偏光片的光轴角度，分别调整透射区Tr及反射区Re上的配向结构物走向，如图8所示，透射区Tr上的配向结构物24与反射区Re的配向结构物26彼此具有相差45度的走向，以使位于反射区Re上的液晶分子光轴倒向与相位延迟片慢轴夹角实质为45度或135度，且使位于透射区Tr上的液晶分子光轴倒向与相位延迟片慢轴夹角实质为0度或90度，而可发挥最佳的光学响应以获得最大光穿透率或光反射率值，大幅提高该半透射式多域液晶显示器的光利用效率。
以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
Claims (10)
1.一种半透射式多域液晶显示器，其特征在于，包含多个图案组件，所述这些图案组件具有一反射区及一透射区，其中位于所述反射区的液晶分子配向角度与位于所述透射区的液晶分子配向角度具有一实质为45度的角度差。
2.根据权利要求1所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述这些图案组件包含用以形成多个液晶微域的一结构物，且所述结构物于所述反射区及于透射区的走向不同。
3.根据权利要求2所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述结构物为凸块结构。
4.根据权利要求2所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述结构物为电极开缝。
5.一种半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中包含：
彼此相向的一第一及一第二透明基板；
一液晶层，设于所述第一及第二透明基板间；
一第一偏光板，设置于所述第一透明基板相对所述液晶层的外侧；
一第二偏光板，设置于所述第二透明基板相对所述液晶层的外侧；
一第一相位延迟片，设置于所述第一透明基板与所述第一偏光板间；
一第二相位延迟片，设置于所述第二透明基板与所述第二偏光板间；及
一结构物，用以分别调整所述半透射式多域液晶显示器的反射区及透射区的液晶分子指向；
其中位于所述反射区的液晶分子指向与所述这些相位延迟片的慢轴夹角实质为45度或135度，且位于所述透射区的液晶分子指向与所述这些相位延迟片的慢轴夹角实质为0度或90度。
6.根据权利要求5所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述第一及第二相位延迟片的光轴彼此正交。
7.根据权利要求5所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述第一或第二相位延迟片为1/4波长板，且所述第一或第二偏光板为线性偏光片。
8.根据权利要求7所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述这些1/4波长板的慢轴与所述这些线性偏光片的吸收轴的夹角为45度或135度。
9.根据权利要求5所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述结构物为凸块结构。
10.根据权利要求5所述半透射式多域液晶显示器，其特征在于，其中所述结构物为电极开缝。
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2006
- 2006-10-24 CN CNA200610137149XA patent/CN101169536A/zh active Pending
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|---|---|---|---|
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